[发明专利]LEC2基因在提高植物低氮胁迫耐受性上的应用

说明书

本发明涉及LEC2基因在提高植物低氮胁迫耐受性上的应用，属于基因工程领域，在此基础上进一步提供一种提高植物低氮胁迫耐受性的方法，即首先构建含有LEC2转录因子的重组植物表达载体；然后将构建的重组植物表达载体转化到植物组织或细胞中异位表达；培育筛选出低氮胁迫耐受性增强的转基因植株。本发明首次揭示了LEC2转录因子在提高植物低氮胁迫耐受性方面的新应用，对于提高植物氮肥利用效率，发展节约型农业模式具有重要意义。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体地，涉及LEC2基因在提高植物低氮胁迫耐受性上的应用。

背景技术

氮素不仅是核酸及蛋白质的重要组分，还参与构成叶绿素、各种代谢相关酶等重要物质，是维持植物正常生长发育所必须的“生命元素”。氮素的丰缺、形态差异对于作物的产量与品质有着重要的影响。其中氮素的缺乏会导致植株水分吸收利用率及光合速率下降，生长受抑制，植株矮小，根茎细，分蘖少，花、果实等发育迟缓。充足的氮肥可以保证农作物的产量及品质，但是目前氮肥的滥用不仅造成了大量资源的浪费，还可能会降低作物的产量。只有合理调控作物正常生长发育所需的氮肥，提高氮素的吸收、转运和同化效率以培育耐低氮胁迫的植物，才能保证作物的高产、高效和优质。

植物激素是植物体内产生的能够调控植物生长发育的微量有机物质，已有研究表明生长素与低氮胁迫耐受性存在着内在联系。低氮胁迫会促进生长素响应基因的表达，而施加外源生长素可提高植物的低氮胁迫耐受性。此外，生长素还可改善植物体内的氮素分配。Siobhan A等发现LEC2的异位表达可以促进植物体内生长素的合成。当LEC2被激活，生长素响应基因受诱导表达，相关酶(YUC2和YUC4)合成，其中YUC4可能是LEC2的直接转录靶点，蛋白和油体随之开始积累。然而，目前关于LEC2转录因子的异位表达能否提高植物对低氮胁迫的耐受性尚不清楚。

烟草是常见的模式植物之一，对氮素营养需求大，一旦缺乏将导致其生长受抑制，烟叶产量下降，而过量又会延长其生育期，降低烟叶品质。研究低氮条件下烟草的胁迫响应机制，不仅为提高作物营养利用效率提供理论指导，还对发展节约型农业模式具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于研究如何提高植物的低氮胁迫耐受性，进而揭示了LEC2基因在提高植物低氮胁迫耐受性上的应用；再此基础上利用基因工程技术提供一种提高植物低氮胁迫耐受性的方法，该方法是通过将LEC2基因在植物体内异位表达，从而使转基因植株与野生型相比叶片衰老缓慢，且叶绿素含量高于野生型，表现出低氮胁迫耐受性。

本研究构建了35S启动子驱动的AtLEC2过表达载体，遗传转化烟草幼苗，通过分析T₁代植株在缺氮培养条件下的表型变化，结果表明过表达AtLEC2转基因烟草植株并未出现类似野生型的叶片黄化现象，显示出一定的缺氮胁迫耐受性。

本发明请求保护LEC2基因在提高植物低氮胁迫耐受性上的应用，所述LEC2基因包括与SEQ ID NO：01的核苷酸序列同源性达到90％以上的基因，或与SEQ ID NO：02的氨基酸序列同源性达到95％以上的基因。

进一步的，所述应用是通过在植物体内异位或异源表达LEC2基因以提高植物的低氮胁迫耐受性。

更进一步的，所述植物为烟草。

更进一步的，所述LEC2基因来自拟南芥。

本发明还提供一种提高植物低氮胁迫耐受性的方法，包括：(1)构建含有LEC2基因的重组植物表达载体；(2)将构建的重组植物表达载体转化到植物组织或细胞中；(3)培育筛选得到低氮胁迫耐受性增强的转基因植株。